吕蒙，牛晨旭，杨辰飞



FDM型3D打印机喷头温度场仿真

吕蒙，牛晨旭，杨辰飞

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460）

FDM型3D打印机通过熔融沉积的方式打印成型，打印过程中喷头部分的温度场受结构设计和冷却系统影响，在打印过程中易出现温度分布不均匀的现象，进而出现堵料问题，影响打印过程正常进行。利用CAE温度场仿真软件对FDM型3D打印机喷头三维模型进行温度场仿真，得出3D打印机喷头加热块、喷嘴以及喉管和散热铝块的温度场分布。根据温度场仿真结果，为喷头冷却系统的设计和优化提供理论依据，进而提高FDM型3D打印机的打印连续性、效率以及打印工件的表面质量。

FDM；3D打印机；CAE；温度场仿真；喷头

FDM（Fused Deposition Modeling，熔融沉积制造）型3D打印机，由于结构简单、成本低且环保性能优良，并能适应多种材料的打印成型，目前已在3D打印领域中被广泛应用[1]。但FDM型3D打印机采用熔融沉积的材料累加原理，其打印成型的关键部件之一为打印热喷头[2]，喷头结构中喉管的冷却不足和喷嘴的冷却过度均会造成打印过程的堵料问题，影响打印机工作稳定性、打印质量和打印效率[3]。

在FDM型3D打印机设计过程中，首先对喷头机械结构进行三维建模，并利用CAE温度场仿真工具对喷头的冷却系统进行数据模拟，进而得出喷头三维模型的温度场仿真结果[4]。通过对比不同冷却条件下喷头关键部件的温度场仿真结果，验证3D打印机冷却系统的可行性和可靠性，并得出优化设计方案，解决FDM型3D打印机喷头堵料的问题，保证打印过程连续性，提高打印效率和工件的打印质量。……